پاسخ‌های تنفسی به اختلالات اسید و باز

سیستم تنفسی یکی از دو تنظیم‌کننده اصلی تعادل اسید و باز بدن، در کنار کلیه‌ها، است. از آنجا که دی‌اکسید کربن شریانی در محلول به عنوان یک اسید عمل می‌کند، تغییر تهویه، دی‌اکسید کربن شریانی و در نتیجه pH خون را در عرض چند دقیقه تغییر می‌دهد. این امر تنفس را هم به یک جبران‌کننده سریع برای اختلالات متابولیک اسید و باز تبدیل می‌کند و هم، زمانی که خود دچار اختلال شود، به یک علت اصلی اسیدوز یا آلکالوز تنفسی.

Definition

پاسخ‌های تنفسی به اختلالات اسید و باز، تغییرات در تهویه و در نتیجه در فشار دی‌اکسید کربن شریانی هستند که توسط آن‌ها سیستم تنفسی به سرعت اختلالات متابولیک اسید و باز را جبران می‌کند یا، زمانی که خود تهویه تغییر می‌کند، به طور اولیه اسیدوز یا آلکالوز تنفسی را ایجاد می‌کند.

Scope

این مدخل نقش دی‌اکسید کربن در سیستم بافری بی‌کربنات، جبران سریع تنفسی برای اسیدوز و آلکالوز متابولیک، تعریف اختلالات اولیه تنفسی، و اصل جبران مورد انتظار که برای تشخیص اختلالات ترکیبی استفاده می‌شود را پوشش می‌دهد. این مطلب سهم تنفسی در تعادل اسید و باز را به عنوان فیزیولوژی زیربنایی تفسیر گازهای خونی، و نه به عنوان مدیریت بالینی، بررسی می‌کند.

Core questions

• چگونه تغییر تهویه، pH خون را تغییر می‌دهد؟
• تنفس با چه سرعتی و به چه میزان اسیدوز یا آلکالوز متابولیک را جبران می‌کند؟
• چه چیزی یک اختلال اسید و باز تنفسی اولیه را از یک اختلال جبرانی متمایز می‌کند؟
• چگونه از میزان مورد انتظار جبران تنفسی برای تشخیص اختلالات ترکیبی استفاده می‌شود؟

Key concepts

• سیستم بافری بی‌کربنات
• دی‌اکسید کربن به عنوان یک اسید فرار
• جبران تنفسی برای اختلال متابولیک
• اسیدوز و آلکالوز تنفسی اولیه
• قوانین جبران مورد انتظار
• پاسخ تهویه‌ای با واسطه گیرنده شیمیایی به pH

Mechanisms

دی‌اکسید کربن با آب ترکیب می‌شود و اسید کربنیک را تشکیل می‌دهد که به یون‌های هیدروژن و بی‌کربنات تفکیک می‌شود، بنابراین فشار دی‌اکسید کربن شریانی تعیین‌کننده pH خون در سیستم بافری بی‌کربنات است. هنگامی که یک اسیدوز متابولیک pH را کاهش می‌دهد، گیرنده‌های شیمیایی مرکزی و محیطی تهویه را افزایش می‌دهند و دی‌اکسید کربن شریانی را کاهش داده و pH را به سمت طبیعی افزایش می‌دهند؛ یک آلکالوز متابولیک تهویه را کاهش می‌دهد و اجازه می‌دهد دی‌اکسید کربن افزایش یابد. این جبران تنفسی در عرض چند دقیقه آغاز می‌شود و عمدتاً در عرض چند ساعت کامل می‌شود، که بسیار سریع‌تر از مدیریت کلیوی بی‌کربنات است. هنگامی که تهویه مشکل اصلی است، هیپوونتیلاسیون دی‌اکسید کربن شریانی را افزایش می‌دهد (اسیدوز تنفسی) و هیپرونتیلاسیون آن را کاهش می‌دهد (آلکالوز تنفسی)، که هر یک سپس جبران کلیوی کندتر را تحریک می‌کنند. از آنجا که میزان مورد انتظار جبران برای هر اختلال اولیه قابل پیش‌بینی است، یک مقدار اندازه‌گیری شده که از محدوده مورد انتظار خارج می‌شود، نشان‌دهنده یک اختلال همزمان (ترکیبی) است.

Clinical relevance

این فیزیولوژی زیربنای تفسیر گازهای خون شریانی است، جایی که رابطه بین دی‌اکسید کربن شریانی، بی‌کربنات و pH برای طبقه‌بندی اختلالات و تشخیص اختلالات ترکیبی از طریق قوانین جبران مورد انتظار استفاده می‌شود. این مدخل مکانیسم‌های تنظیمی و منطق تفسیری را توضیح می‌دهد؛ این یک محتوای مرجع و آموزشی است و مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی نیست.

Evidence & guidelines

چارچوب تفسیری که در اینجا خلاصه شده است، شامل رویکرد فیزیولوژیکی مبتنی بر بی‌کربنات و استفاده از روابط جبران مورد انتظار برای شناسایی اختلالات ترکیبی، از بررسی‌های گسترده‌ای که در زمینه ارزیابی اسید و باز منتشر شده‌اند، برگرفته شده است.

History

درک کمی تعادل اسید و باز بر اساس کارهای اولیه قرن بیستم هندرسون و هاسلبالخ استوار است که pH را به نسبت بی‌کربنات به دی‌اکسید کربن محلول مرتبط کردند. شناسایی ریه و کلیه به عنوان تنظیم‌کننده‌های مکمل، و توسعه اندازه‌گیری گازهای خون و قوانین جبران مورد انتظار، به پزشکان و فیزیولوژیست‌ها اجازه داد تا تغییرات اولیه را از تغییرات جبرانی جدا کرده و اختلالات ترکیبی را شناسایی کنند.

Debates

کدام چارچوب بهترین توصیف را از فیزیولوژی اسید و باز ارائه می‌دهد؟

رویکرد سنتی بی‌کربنات (هندرسون-هاسلبالخ)، رویکرد باز اضافی، و رویکرد فیزیکوشیمیایی (استوارت) توصیف‌های متفاوتی از اختلالات مشابه ارائه می‌دهند؛ بحث در مورد اینکه کدام یک مفیدتر است ادامه دارد، اگرچه متغیر تنفسی، دی‌اکسید کربن شریانی، در همه آن‌ها محوری است.

Key figures

• Kenrick Berend
• Lawrence Henderson
• Karl Hasselbalch

Seminal works

• berend-2014
• berend-2010

Frequently asked questions

چگونه تنفس می‌تواند بر اسیدیته خون تأثیر بگذارد؟

دی‌اکسید کربن به عنوان یک اسید در خون عمل می‌کند، بنابراین افزایش تهویه دی‌اکسید کربن را حذف کرده و pH را افزایش می‌دهد، در حالی که کاهش تهویه دی‌اکسید کربن را حفظ کرده و pH را کاهش می‌دهد.

چرا جبران تنفسی سریع‌تر از جبران کلیوی است؟

تهویه می‌تواند دی‌اکسید کربن شریانی را در عرض چند دقیقه تغییر دهد، در حالی که کلیه‌ها دفع بی‌کربنات را در طی ساعت‌ها تا روزها تنظیم می‌کنند، بنابراین ریه پاسخ سریع را فراهم می‌کند و کلیه پاسخ کندتر و کامل‌تر را.